Арабаджи Владимир Всеволодович
старший научный сотрудник,
к.ф.-м.н.
Образование:
Горьковский Государственный Университет, 1978, по специальности радиофизика, защита диссертации – 1994 год, тема «Исследование активных методов гашения низкочастотных волн», специальность 01.04.03 (радиофизика), руководитель - академик РАН В.И.Таланов.
Область научных интересов:
(а) поиск новых решений волновых краевых задач, связанных с уменьшением заметности излучения и рассеяния волн различной природы физическими телами, во временном (сверхширокополосном) представлении. Управление параметрами краевой задачи с высоким пространственно-временным разрешением позволяет в ряде случаев построить конструкции, например, поглощающих покрытий, тонких по сравнению с длинами поглощаемых волн. Такие решения не сводятся к традиционной комбинации эквивалентных электрических цепей с постоянными параметрами.
(б) конструирование устройств, преобразующих колебания судна на поверхности жидкости в однополярные импульсы реактивной струи
Профессиональная карьера:
НИРФИ (1978-1981) инженер, ИПФРАН (1981) инженер, мнс, нс, снс.
Визиты:
14-21 June 1998 визит в Washington-DC (при фин. поддержке ONR) по приглашению сотрудников NSWC CD Maurice M. Sevik (head of “Ships Signatures Directorate”) и David Feit сделать доклад “On the Space-Time Local Active Wave Control”).
Награды, премии, гранты:
а) Грант РФФИ № 96 0101097 «Активное гашение корабельных волн и движение без волнообразования» (1995-1997).
б) Контракт фирмы “Thomson Sintra ASM” (contact person Georges G. Grall) (1996-1997)
в) Почетная грамота Российской академии Наук и Профсоюза работников Российской Академии наук (2012).
Кол-во публикаций:
70.
Наиболее значительные работы:
1. Vladimir V. Arabadzhi, "Solutions to Problems of Controlling Long Waves with the Help of Micro-Structure Tools", Bentham Science Publishers Ltd., 2011, 173 pages.
http://viaf.org/viaf/252844811/
DOI: 10.2174/97816080527521110101,
eISBN: 978-1-60805-275-2, 2011, ISBN: 978-1-60805-369-8
After radar and sonar were founded, problems of the "visibility" reduction for physical bodies in air (electromagnetic waves) or in water (acoustical waves) have immediately become serious in physics and technics. Facilities of the "visibility" reduction are oriented physically for the reduction of radiation field and reduction of scattering field of physical bodies. Now many problems of this circle have become classical, and many researchers thought that these problems can not have solutions for a practical scenario. New technologies (sensors, actuators) of high spatialtemporal resolution plus new computers with fast and accurate calculations in combination with untraditional versions of solutions of above boundary problems, allow to obtain the success in some cases. Traditional thick and weakly absorbing coatings are unacceptable today because of their greater size and weight. Interference coatings have a thickness about 1/4 wavelength, but they have narrow band of working directions and frequencies. The next attempt was the active damping (with radiation of cancellation anti-wave), suggested and developed by G. Maljuzhinets, M. Jessel, G. Mangiante. This idea permits to design coating of thickness much smaller than the wavelength. The works by B. Widrow on adaptive filtering have been applied by C. Fuller, C. Hansen, S. Elliott successfully for active noise control with adaptation ("training" during real time) to a prior unknown boundary value problem (which can also change). Training of active control system requires enough big time, because it must have total acoustical information (vast amount) on the boundary value problem. In real conditions (elastic shell in various depths and temperatures, with vibroacoustical characterictics, which were investigated by M.C. Junger and D. Feit) this vast volume of information deviates more quickly than the process of training. In recent times the idea of cloacking becomes very popular, suggested by J. Pendry. This presents the solution of above general problem for some body with cavity. Incident wave does not penetrate the cavity and, on the other hand, can not be scattered by the external surface of a body. Therefore any body can be spaced into this cavity, and will be invisible for outside observer. This result is achieved, due to special microdistribution of parameters of body material (called "metamaterials"). The cancellation of radiation and scattering sound field of shell in liquid is connected with following serious problems: (a) wideband acoustical fields to be damped; (b) neutral floatability of a shell in liquid; (c) the absence of dynamical support (consequence of (b)); (d) the absence of inertial coordinate system to measure shell's surface displacements (consequence of (b)); (e) the uncertainty of many parameters of shell and incident wave; and (f) problem of compactness of active control system. The book by V. Arabadzhi presents a rare attempt to solve the problem as a whole. Author uses stable technological tendencies in miniaturization and acceleration of sensors, actuators, computer components. On the other hand the lengths of waves to be damped, were constant due to the constant condition of their far propagation. Taking into account the technological progress, the author also used several untraditional approaches to the problem: conversion of the waves to be damped, into the waves of spatial and temporal frequencies which are "invisible" for the used receivers. I hope this book will be useful for a lot of readers with various interests in physics of waves.
2. Arabadzhi V.V. "Parametric Muffler" // International Review of Physics, V. 7, N. 2, pp.
198-204, April 2013.
Приводятся описание и оценки аналитической модели параметрической цепи для звуковых волн. При размещении такой цепи в трубе (т.е. акустическом волноводе) она пропускает постоянный поток газа, но блокирует падающие низкочастотные волны. Благодаря быстрой пространственно-временной модуляции (коммутации) параметров цепи, ее волновые размеры могут быть значительно меньше длин блокируемых волн. Устройство на основе предложенной параметрической цепи может быть использовано, например, как малогабаритный глушитель звуковых волн, производимых выхлопными газами поршневого двигателя внутреннего сгорания или для блокирования распрострнения звука в трубопроводах.
3. Vladimir V. Arabadzhi, Algorithm for Active Suppression of Radiation and Acoustical Scattering Fields by Some Physical Bodies in Liquids //Algorithms, 2009, V. 2, No. 1, pp. 361-397.
An algorithm for the suppression of the radiation and scattering fields created by vibration of the smooth closed surface of a body of arbitrary shape placed in a liquid is designed and analytically explored. The frequency range of the suppression allows for both large and small wave sizes on the protected surface. An active control system is designed that consists of: (a) a subsystem for fast formation of a desired distribution of normal oscillatory velocities or displacements (on the basis of pulsed Huygens\' sources) and (b) a subsystem for catching and targeting of incident waves on the basis of a grid (one layer) of monopole microphones, surrounding the surface to be protected. The efficiency and stability of the control algorithm are considered. The algorithm forms the control signal during a time much smaller than the minimum time scale of the waves to be damped. The control algorithm includes logical and nonlinear operations, thus excluding interpretation of the control system as a traditional combination of linear electric circuits, where all parameters are constant (in time). This algorithm converts some physical body placed in a liquid into one that is transparent to a special class of incident waves. The active control system needs accurate information on its geometry, but does not need either prior or current information about the vibroacoustical characteristics of the protected surface, which in practical cases represents a vast amount of data.
4. Арабаджи В.В.Активное управление нормальной колебательной скоростью границы раздела сред // Акустический Журнал, Т.51, №2, 2005, С. 180-188.
Аналитически исследована пространственно одномерная модель плоского активного двойного слоя между двумя однородными упругими полупространствами. Он синтезирует заданную плавную траекторию управляемой границы раздела сред без какой-либо механической опоры. Наружный слой покрытия - пьезоэлектрик, внутренний слой покрытия - полимер, прозрачный для низкочастотного звука и диссипативно непрозрачный для высокочастотного звука. Предложен алгоритм управления пьезоэлектрическими элементами слоя на основании сигналов датчиков колебательной скорости поверхности и развита методика ее измерения. Сформулированы условия устойчивости и эффективности синтеза. Показано, что толщина активного слоя может быть много меньше, чем длина волны, соответствующей минимальному временному масштабу формируемой траектории границы. Точность синтеза траектории зависит от точности измерительных, вычислительных и исполнительных элементов системы, но не зависит от виброакустических характеристик полупространств, разделяемых активным слоем, и наличия плавных волн в этих полупространствах. Для эффективности синтеза полоса рабочих частот и динамический диапазон датчиков и актуаторов должны многократно превосходить полосу частот и динамический диапазон формируемой траектории соответственно.
5. Арабаджи В.В. Безопорные источники одностороннего звукового излучения // Акустический Журнал, Т.55, №1 2009, С. 104-116. том 55, № 1, Январь-Февраль 2009, С. 104-116.
Исследуются физические характеристики акустических источников однонаправленного излучения (ИОИ), применяемых при конструировании активных систем гашения звука. Рассмотрен дискретный ИОИ в виде пары фазированных монополей и плоская решетка таких ИГ. Рассмотрены также одномерные краевые задачи с двумя (двухточечная задача) и тремя (трехточечная задача) управляемыми параллельными плоскими границами между однородными средами с произвольными импедансами. К границам (двум или трем) приложены сторонние силы. Равенство нулю суммы сторонних сил, приложенных к управляемым границам ИОИ, означает безопорный источник одностороннего излучения (БИОИ). Показана возможность создания ИОИ в двухточечной, а БИОИ в трехточечной краевых задачах. Показано, что такие характеристики как прозрачность, малогабаритность, безопорность, широкополосность позволяет сочетать ИОИ в виде двух пьезоэлектрических слоев того же импеданса и скорости звука, что и у окружающей среды. Получены общие решения для волн в одномерных задачах и колебательные характеристики границ. Сформулированы ограничения на динамический диапазон излучаемых волн. Рассмотрены свойства БИОИ в задачах управления поглощением, излучением и рассеянием волн.
6. Арабаджи В.В.О гашении низкочастотных волн в лабораторных бассейнах // Изв. РАН “Физика Атмосферы и Океана”, т.28, N12, 1992, с.1205-1212.
Предложены и исследованы три новых алгоритма управления граничным условием волновой системы, которые могут быть применены для гашения низкочастотных (длинных) волн в лабораторных бассейнах, когда известные пассивные и активные методы малоэффективны. Эти алгоритмы согласовывают движение границы с падающей волной, «не зная» ее параметров и за время, много меньшее всех ее временных масштабов (локальность во времени). Источником информации при этом являются мгновенные значения волнового поля, измеренные непосредственно на управляемой границе (локальность в пространстве). Экспериментально исследован эффект рассеяния гравитационных поверхностных волн на параметрической нагрузке, управляемой одним из предложенных алгоритмов. Подтверждена эффективность этого алгоритма. В том числе и для волн с дисперсией. Получены спектрограммы, показывающие хорошее согласование эксперимента с математической моделью.
7. Арабаджи В.В. Поглощение длинных волн в нерезонансных параметрических микроструктурах // Изв. ВУЗов Радиофизика, 2001, т.44, вып.3, с.270-284.
На простых механо-акустических моделях рассмотрены принципиальные возможности создания активного поглощающего (неотражающего) покрытия в виде тонкого слоя с мелкомасштабной стратификацией и быстрой временной модуляцией параметров. Для одномерной краевой задачи подробно исследованы алгоритмы пространственно-временной модуляции структуры управляемого слоя. Эти алгоритмы не требуют каких-либо измерений волнового поля, что означает устранение традиционной для активных систем проблемы самовозбуждения. Большинство из рассмотренных алгоритмов параметрического управления преобразуют низкочастотную падающую волну в высокочастотные волны технологического диапазона, для которых волноведущая среда внутри слоя предполагается непрозрачной (поглощающей). Для всех алгоритмов установлены условия их эффективного применения и показано, что поглощающий слой может быть сколь угодно тонким по отношению к минимальному пространственному масштабу падающей волны и обеспечивать эффективное поглощение в широкой полосе частот (начиная с нулевой частоты), ограниченной сверху лишь конечным пространственно-временным разрешением операций управления параметрами. На основе исследованных одномерных задач разработана структура 3- мерного параметрического «черного» покрытия, эффективность которого не зависит от угла падения набегающей волны. Найдено общее решение задачи дифракции падающих волн на таком покрытии.
8. Арабаджи В.В. “Неотражающая коммутационная микроструктура” // Радиотехника и Электроника, 2005, Т.50, №5, С.613-625.
Рассмотрена принципиальная возможность создания радиопоглощающего (неотражающего) покрытия на основе металлических иголок, соединенных полупроводниковыми электронными ключами. Показано, что при достаточно высоких уровнях быстродействия электронных ключей, а также достаточной их миниатюрности по отношению к иголкам и миниатюрности иголок по отношению к толщине покрытия, последняя может быть сделана много меньше длины падающей волны. Установлено, что при неограниченном развитии технологической тенденции к миниатюризации и быстродействию такое параметрическое покрытие способно с заданной эффективностью поглощать падающие волны в заданной ширине полосы частот этих волн и независимо от направления их прихода. Найдено общее решение задачи дифракции падающих волн на параметрическом покрытии.
9. Arabadzhi V.V.On the Active Cancellation of Ship Waves // Experiments in Fluids, January 1996, vol. 20, N. 3, pp. 225-226, Springer-Verlag.
Разработана и экспериментально опробована модель судна специальной конструкции с водометным движителем, создающим волны, которые компенсируют корпусную волну. Таким образом, при движении такого судна с заданной скоростью расходуется меньшая мощность источника энергии, чем для судна традиционной конструкции.
10. Arabadzhi V.V. Wave-Jet Converters // Journal of Low Frequency Noise and Vibration and Active Control, V. 21, N. 2, 2002, P. 101-116.
Экспериментально исследованы возможности преобразования энергии гравитационных жидкостных волн в постоянное реактивное течение, благодаря специальному плавающему устройству (конвертеру). Последний обеспечивает «выпрямление» волнового давления излучения и рассеяния и эффект волновой тяги судна. Разработана и испытана модель судна с прямоточным реактивным волновым двигателем, без дополнительных источников энергии эффективно преобразующим килевую качку судна в поступательное движение со средним числом Фруда 0.14 и средней скоростью поступательного движения, превышающей скорость частиц жидкости в волновом поле.
